Setiap kali kita menekan batas pengetahuan, ada risiko dan prospek ganjaran. Terdapat banyak risiko: tidak menemui sesuatu yang baru, melakukan eksperimen yang gagal atau tidak berfungsi, menyebabkan kehancuran sekiranya berlaku. Tetapi ganjarannya sangat besar: pengetahuan baru, teknologi baru dan kejayaan untuk semua sains manusia.
Satu tempat yang melambangkan semua ini adalah Large Hadron Collider (LHC) di CERN, di mana kami mula bertembung proton pada tenaga tertinggi yang pernah dicapai dalam pemecut zarah. Beberapa tahun yang lalu, kami memecahkan rekod lama - 2 TeV (teraelectronvolt, atau 1012 eV), yang ditetapkan oleh Makmal Fermi - dengan mempercepat zarah ke 3.5 TeV dan bertabrakan bersama-sama, mencapai 7 TeV jumlah tenaga. Penemuan ini bukan sahaja membolehkan kita bukan sahaja membuat sebilangan besar zarah asas yang sukar difahami (top quark, W dan Z boson), tetapi juga menemui zarah asas yang sama sekali baru, yang terakhir dari zarah-zarah asas yang belum ditemui: Model boson: boson Higgs.
LHC yang dikemas kini membolehkan kita memperoleh kira-kira 13-14 TeV jumlah tenaga. Sekiranya kita bernasib baik, sejumlah pelanggaran yang luar biasa pada tenaga ini, digabungkan dengan pengesan yang luar biasa, akan membolehkan kita membuat dan menemui zarah yang belum pernah dilihat di makmal ini. Dan, tentu saja, ini membuka keseluruhan ruang untuk pernyataan yang luar biasa (dan benar-benar canggung), seperti:
"Para saintis di Large Hadron Collider berharap dapat segera menghubungi PARALLEL UNIVERSE."
"The Large Hadron Collider Mencabar Teori Big Bang."
"Permainan dengan Alam Semesta dapat menghancurkan kita: lubang hitam yang dibuat di LHC akan menelan kita."
Video promosi:
Dan jika dua yang pertama benar-benar tidak masuk akal, maklumat saintifik yang mengelirukan, pernyataan ketiga menimbulkan rasa takut di kalangan penduduk, menimbulkan kepalanya yang jelek setiap kali LHC mula berfungsi.
Dari mana kaki omong kosong ini tumbuh? Mari kita ketahui.
Terdapat sebilangan teori yang meramalkan adanya dimensi tambahan. Bukan hanya tiga ruang dan satu temporal, yang, seperti yang kita ketahui, wujud dalam ruang waktu empat dimensi kita, tetapi juga sekurang-kurangnya satu lagi dimensi ruang di Alam Semesta kita. Walaupun kita tidak dapat mengakses dimensi ini pada tenaga yang ada pada kita, dipercayai bahawa pada skala yang lebih kecil daripada yang kita hadapi - dan sesuai dengan tenaga yang lebih tinggi - dimensi tambahan ini ada.
Dan jika dimensi tambahan ini ada, ada juga kemungkinan teoritis bahawa lubang hitam kecil, kecil, mikroskopik dapat dibuat!
Sekiranya kita melakukan ini, kita akan mencapai prestasi teknologi dan ilmiah yang luar biasa yang akan mengubah cara kita berfikir tentang alam semesta. Tetapi apabila anda mengatakan "lubang hitam", orang dengan serta-merta (dan tidak sia-sia) membayangkan gambaran bencana tentang sesuatu yang menghisap perkara apa pun, memakan proton, neutron, elektron dunia kita dan menghancurkan segalanya dan semua orang.
Tetapi ini mustahil kerana tiga sebab. Mari kita fikirkan.
1. Sekiranya lubang hitam miniatur ini ada, maka ia melanda Bumi selama berbilion tahun, dan Bumi masih berputar
Sudah tentu, kita tidak pernah mencipta zarah dengan tenaga ini di persekitaran makmal sebelumnya. Tetapi pada tahap tenaga tertinggi - tenaga lebih dari seratus juta kali (100,000,000) lebih tinggi daripada tenaga yang kita gunakan di LHC - zarah-zarah terus bertembung dengan Bumi: ini adalah sinar kosmik yang membombardir kita dari semua arah kosmik.
Lubang hitam ini, jika ada, akan mengebom Bumi (dan semua planet) sepanjang sejarah sistem suria kita, dan juga matahari, dan tidak ada yang menunjukkan bahawa mana-mana badan dalam sistem suria telah berubah menjadi hitam lubang atau dimakan olehnya.
Dan di sini anda boleh membantah, kata mereka, objek-objek ini bergerak terlalu cepat dan oleh itu hanya terbang ke Bumi, memakan terlalu banyak bahan untuk tinggal di dalam, dan terbang ke ruang intergalaksi. Dalam kes ini, alasan kedua harus menenangkan anda.
2. Sekiranya anda benar-benar membuat lubang hitam miniatur, lubang itu akan reput kerana radiasi Hawking, dan sangat cepat
Sekiranya terdapat dimensi tambahan, dapat diasumsikan bahawa mereka mungkin jenis tertentu, yang memungkinkan (sekali lagi, jarang, tetapi tepat) lubang hitam mikroskopik terbentuk. Lubang hitam seperti itu akan, paling tidak, mempunyai jisim yang setara dengan tenaga perlanggaran proton-proton, hingga 13-14 TeV. Menurut formula E = mc2, ini sepadan dengan jisim 5 x 10-20 gram, dan, kemungkinan besar, bahkan kurang.
Tetapi walaupun anda mempunyai dimensi tambahan dari skala dan jenis yang betul, dan anda membuat lubang hitam ini, masalahnya tetap ada: ia tidak akan stabil. Terima kasih kepada undang-undang mekanik kuantum, lubang hitam ini akan reput dalam proses penyinaran Hawking. Untuk lubang hitam dengan jisim 5 x 10-20 gram, masa pembusukan dalam tiga dimensi akan menjadi sekitar 10-83 saat, sukar untuk menyebutnya wujud. Agar fizik masuk akal, diperlukan sekurang-kurangnya 10-43 saat atau lebih lama. Diterjemahkan ke dalam jisim lubang hitam, ia mesti mempunyai berat sekurang-kurangnya 0,00002 gram untuk memiliki peluang keberadaan.
Dalam empat dimensi, bagaimanapun, terutama jika satu "tambahan" besar, masa peluruhan akan 10-23 saat. Tetapi untuk menggagalkan jangkaan kerosakan lubang hitam miniatur ini, anda perlu membuang undang-undang fizik yang terkenal. Dan undang-undang ini sangat mapan sehingga tidak ada sedikit pun peluang untuk menolaknya - seperti bangun pada waktu pagi dan melihat matahari terbit di barat.
Tetapi katakan ada undang-undang fizik baru yang belum kita ketahui, dan lubang hitam ini tiba-tiba menjadi stabil. Anda membuat lubang hitam - lubang kecil - di tengah bumi, dan ia tidak hancur. Adakah ia akan menelan Bumi? Dan jika demikian, berapa cepat? Ini membawa kita ke keadaan ketiga dan terakhir, dan jangan lupa: kita sudah dua kali menolak undang-undang fizik yang diketahui untuk menjadikan perkara tidak masuk akal ini berlaku.
3. Anda dapat mengira seberapa cepat lubang hitam menyerap bahan, dan anda bahkan tidak akan mendekati jangka hayat planet kita
Kita terbiasa berfikir bahawa lubang hitam "menghisap" materi, tetapi sebenarnya, mereka hanya dapat berinteraksi dengannya secara graviti. Dengan jisim 5 x 10-20 gram, daya graviti ini akan sangat kecil: semua yang dapat dilakukannya adalah melalui pusat Bumi berulang-ulang kali, menunggu perlanggaran dengan zarah unsur. Oleh kerana keratan rentas lubang hitam kita sangat kecil dan keratan rentas proton (atau neutron) sangat besar, boleh dianggap - untuk menyelamatkan argumen - bahawa setiap kali lubang hitam bertembung, ia akan menyerap proton atau neutron.
Dengan mengandaikan ia menyerap setiap proton, neutron, atau elektron yang bersentuhan dengannya - dan dengan mempertimbangkan graviti untuk mengetahui apa yang menariknya - ia akan menyerap mengikut urutan 66,000 proton dan neutron sesaat. Sudah tentu, 66,000 proton dan neutron adalah perkara kecil dari segi jisim: 1.1 x 10-25 gram. Kadar pertumbuhan ini akan berterusan sehingga lubang hitam cukup besar; hanya dengan jisim satu bilion metrik tan lubang hitam akan tumbuh lebih cepat apabila penampang meningkat. Menangkap 66,000 nukleon sesaat, berapa lama anda fikir perlu mengambil lubang hitam untuk mendapatkan satu kilogram? Tiga trilion tahun. Selama ini, Matahari akan terbenam - bahkan Alam Semesta tidak banyak wujud
Oleh itu, walaupun anda membuat lubang hitam, dan walaupun undang-undang fizik salah, dan lubang hitam akan kekal selama-lamanya, ia tidak berbahaya. Tidak kira berapa banyak undang-undang fizik yang kita buang, ubah, atau ubah, Bumi akan tetap baik.
Jadi jangan takut. Kami cuba meneroka dunia dengan cara yang benar-benar selamat. Segala kemusykilan dapat dilenyapkan - hanya berbalik kepada saintis dan bertanya. Mereka juga tidak gila.
ILYA KHEL
